Адсорбция и её виды. Адсорбция. Адсорбция, ее виды
 Скачать 17.8 Kb.
|
|
ТЕМА : «Адсорбция, ее виды» Разнообразные явления, возникающие на границах раздела веществ различных агрегатных состояний, происходят вследствие особого энергетического состояния пограничных поверхностей. Любая поверхность вне зависимости от агрегатного состояния разделяемых ею веществ располагает некоторым запасом свободной энергии. Как и любая система, обладающая запасом свободной энергии, поверхность раздела веществ стремится к самопроизвольному уменьшению этой энергии и служит прямо или косвенно причиной многочисленных физических явлений, в том числе адсорбции. Адсорбция– это самопроизвольное повышение концентрации вещества у поверхности раздела двух фаз в гетерогенной системе, сопровождающееся уменьшением свободной межфазной энергии. Абсорбция – процесс сорбции, при котором поглощаемое вещество диффундирует в глубь поглотителя и распределяется по объему. Поглощение, сопровождающееся химическим взаимодействием поглощаемого вещества с веществом-поглотителем, носит название хемосорбции. То вещество, на поверхности которого идет адсорбция, принято называть адсорбентом, а вещество, которое адсорбируется, – адсорбатом. Силы взаимодействия адсорбента и адсорбата, определяющие адсорбцию, различны, и обычно рассматривают два крайних случая, когда адсорбция характеризуется физическими либо химическими взаимодействиями. Физическая адсорбция протекает самопроизвольно, и этот процесс является динамическим: наряду с адсорбцией идет обратный процесс – десорбция, которая характеризуется удалением адсорбционных молекул с поверхности адсорбента. Скорость адсорбции с течением времени уменьшается, а скорость десорбции с течением времени увеличивается. Эти изменения происходят до тех пор, пока их скорости не становятся одинаковыми, т. е. наступает адсорбционное равновесие. Для каждой температуры существует свое состояние равновесия. Так как химическая адсорбция обусловлена образованием связей, близких к химическим, десорбция протекает с большим трудом. Адсорбция носит избирательный характер. Так, например, активированный уголь хорошо поглощает хлор, но не адсорбирует угарный газ (СО). Поэтому нельзя пользоваться обычными противогазами при тушении пожаров, так как в зоне пожара много СО. Адсорбция на границе раздела "раствор-газ" Растворенные вещества в зависимости от их природы могут адсорбироваться (концентрироваться) на поверхности раствора или переходить в объем раствора, что приводит к изменению поверхностного натяжения жидкости. Возможны три варианта влияния растворенного вещества на поверхностное натяжение растворителя: 1) растворенное вещество понижает поверхностное натяжение (<0); 2) растворенное вещество повышает поверхностное натяжение (>0); 3) растворенное вещество не изменяет поверхностного натяжения растворителя (=0). Вещества, которые уменьшают поверхностное натяжение растворителя, называются поверхностно-активными (ПАВ). Вещества, увеличивающие поверхностное натяжение или его не изменяющие, называются поверхностно-инактивными (ПИВ). Это деление условно, так как одни и те же вещества по отношению к одним растворителям являются ПАВ, по отношению к другим – ПИВ. Например, ацетат натрия по отношению к воде – ПАВ, а по отношению к этилацетату – ПИВ. ПИВ относительно воды являются многие органические соединения – жирные кислоты, их соли, спирты, амины. Все адсорбенты можно разбить на два основных типа: гидрофильные, хорошо смачивающиеся водой, и гидрофобные, которые смачиваются органическими жидкостями. К гидрофильным относятся: силикагель, глины, пористые стекла, осадочные горные породы – диатомит (кизельгур), трепел. Эти адсорбенты целесообразно использовать для адсорбции из неводных растворов, например, для очистки сиропов, масел, нефтепродуктов, при очистке жиров от свободных жирных кислот, смолистых и красящих веществ. Гидрофобные адсорбенты – активированный уголь, графит, тальк – хорошо адсорбируют вещества из водных растворов. Их используют в спиртовом производстве для удаления сивушных масел. В сахарной и крахмалопаточной промышленности углем обесцвечивают сахарные и глюкозные сиропы. Ионообменная адсорбция Обменная адсорбция – процесс обмена ионов между раствором и твердой фазой – адсорбентом, точнее обмен ионов между двойным электрическим слоем адсорбента и средой. При этом твердая фаза поглощает из раствора ионы одного знака (катионы или анионы) и вместо них выделяет в раствор эквивалентное число других ионов того же знака. Такой обменный ионный процесс аналогичен обменным химическим реакциям, но только протекающим на поверхности твердой фазы. Вещества, способные к ионному обмену, получили название ионитов. В зависимости от того, какой вид ионов участвует в обмене, иониты делят на катиониты и аниониты. Катиониты способны обменивать катионы, в том числе и ион водорода, аниониты – анионы, в том числе гидроксид-ионы. На способности избирательного и последовательного поглощения адсорбентами растворенных веществ основывается хроматография – метод разделения и анализа многокомпонентных смесей. Впервые этот метод был применен ботаником М.С. Цветом в 1903 г. для разделения зеленого вещества растений хлорофилла на составные части. Хроматография широко применяется при разделении и очистке лекарственных веществ, витаминов, аминокислот, углеводородов (нефтяных фракций), ионов близких по свойствам (например, редкоземельных металлов). Хроматографический анализ широко используется при контроле на некоторых производствах. Например, методом хроматографии легко обнаружить искусственную подкраску вин красителями. Закрепить материал с помощью теста: https://obrazovaka.ru/test/adsorbciya-harakteristiki.html В тетрадь запишите вопросы теста и ответы на него. |